第 4 章 受弯构件的正截面受弯承载力

4.1 梁、板的一般构造

　　受弯构件主要是指梁与板。与构件轴线相垂直的截面称为正截面。梁、板正截面受弯承载力要求满足

　　M　≤ Mu (4-1)

　　式中 M ——正截面的弯矩设计值。在承载力计算中，M是已知的;

　　Mu ——正截面受弯承载力的设计值，它是由正截面上材料所立生的抗力，这里的下角码u是指极限值(Ultimatevalue)。

　　4.1.1 截面形状和尺寸

　　1.截面形状

　　梁、板常用矩形、T形、I字形、槽形、空心板和倒L形梁等对称和不对称截面。

　　2. 梁、板的截面尺寸

　　(1) 梁的高度h

　　根据高跨比(h/l)来估算梁高h：次梁 1/20～1/25，主梁 1/12～1/15。一般取 h= 250、300、350、750、800、900、1000mm等尺寸。800mm以下的级差为5Omm，以上的为l00mm。

　　(2) 梁的宽度b

　　根据高宽比(h/b)来估算矩形截面的宽度或T形截面的肋宽b: 矩形梁的高宽比 2.0～3.5; T 形梁的高宽比 2.5～4.0(此处b为梁肋宽)。一般取 b = 100、120、150、200、250和300mm，300mm以下的级差为50mm。

　　(3) 现浇板的宽度一般较大，设计时可取单位宽度(b=1000mm)进行计算。

　　(4) 现浇板的厚度h

　　根据板的跨度L来估算板的厚度h：单跨简支板 h ≥ L/35;多跨连续板 h ≥ L/40;悬臂板 h ≥ L/12。另外尚应满足表4-1的现浇钢筋混凝土板的最小厚度要求。

　　4.1.2 材料选择与一般构造

　　1. 混凝土强度等级

　　梁、板常用的混凝土强度等级是C20、C30、C40。提高混凝土强度等级对增大受弯构件正截面受弯承载力的作用不显著。

　　2. 钢筋强度等级及常用直径

　　(1) 梁的钢筋强度等级和常用直径

　　1) 纵向受力钢筋

　　梁中纵向受力钢筋宜采用HRB400级或RRB400级(Ⅲ级)和HRB335级(Ⅱ级)，常用直径为12mm, 14mm, 16mm, 18mm, 20mm, 22mm和25mm。根数最好不少于3(或4)根。设计中若采用两种不同直径的钢筋，钢筋直径相差至少2mm,以便于在施工中能用肉眼识别。

　　为了便于浇注混凝土，以保证钢筋周围混凝土的密实性，纵筋的净间距应满足图4-2所示的要求。

　　2) 架立钢筋

　　对于单筋矩形截面梁，当梁的跨度小于4m时，架立钢筋的直径不宜小于8mm;当梁的跨度等于4～6m时，不宜小于l0mm;当梁的跨度大于6m时，不宜小于12mm。

　　3) 梁的箍筋

　　宜采用HPB235级(Ⅰ级)、HRB335(Ⅱ级)和HRB400级(Ⅲ级)的钢筋，常用直径是6mm、8mm和l0mm。

　　(2) 板的钢筋强度等级及常用直径

　　板内钢筋一般有纵向受拉钢筋与分布钢筋两种。

　　1) 板的受力钢筋

　　板的纵向受拉钢筋常用HPB235级(Ⅰ级)、HRB335级(Ⅱ级)和HRB400级(Ⅲ级)钢筋，常用直径是6mm、8mm、l0mm和12mm，其中现浇板的板面钢筋直径不宜小于8mm。如图4-3所示。

　　为了便于浇注混凝土，以保证钢筋周围混凝土的密实性，板内钢筋间距不宜太密，为了正常地分担内力，也不宜过稀。钢筋的间距一般为70～200 mm;当板厚h≤150mm，不宜大于200 mm;当板厚h>150mm，不宜大于1. 5h，且不应大于250mm。

　　2)板的分布钢筋

　　当按单向板设计时，除沿受力方向布置受拉钢筋外，还应在受拉钢筋的内侧布置与其垂直的分布钢筋。

　　分布钢筋宜采用HPB235级(Ⅰ级)和HRB335级(Ⅱ级)的钢筋，常用直径是6mm和8mm。单位长度上分布钢筋的截面面积不应小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%，且不宜小于该方向板截面面积的0.15%;分布钢筋的间距不宜大于250mm。

　　板中分布筋的作用：① 把荷载分布到板的各受力钢筋上去;② 承担混凝土收缩及温度变化在垂直于受力钢筋方向所产生的拉应力;③ 固定受力钢筋的位置。

　　(3) 纵向钢筋在梁、板截面内的布置要求

　　1) 下部钢筋水平方向的净距不小于钢筋直径d，也不小于25mm;上部钢筋的净距则不应小于1.5d，也不应小于30mm。

　　2) 竖向净距不小于钢筋直径也不应小于25mm。

　　3)梁的纵向受力钢筋有时须放置成两层，甚至还有多于两层的。上、下钢筋应对齐，不能错列，以方便混凝土的浇捣。

　　4)当梁的下部钢筋多于两层时，从第三层起，钢筋的中距应比下面两层的中距增大一倍。

　　(4) 纵向受拉钢筋的配筋百分率

　　1) 截面的有效高度ho

　　设正截面上所有纵向受拉钢筋的合力点至截面受拉边缘的竖向距离为as ，as = c + d/2(c为混凝土保护层厚度)。则合力点至截面受压区边缘的竖向距离

　　ho = h - as

　　h是截面高度，对正截面受弯承载力起作用的是h0，而不是h，所以称h0为截面的有效高度。

　　2) 纵向受拉钢筋的配筋百分率

　　ρ = As / bho(%) (4-2)

　　式中 As —— 纵向受拉钢筋的总截面面积，单位为mm2;

　　bho ——截面的有效面积，b是截面宽度。

　　3. 混凝土保护层厚度

　　(1) 定义：纵向受力钢筋的外表面到截面边缘的垂直距离，称为混凝土保护层厚度，用c表示。

　　(2)混凝土保护层有三个作用：① 保护纵向钢筋不被锈蚀(防锈);② 在火灾等情况下，使钢筋的温度上升缓慢(防火);③ 使纵向钢筋与混凝土有较好的粘结(粘结力)。

　　(3) 混凝土保护层最小厚度

　　梁、板、柱的混凝土保护层厚度与环境类别和混凝土强度等级有关。此外，纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度尚不应小于钢筋的公称直径。

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